2020 Fiscal Year Research-status Report
Roles of nucleolar factors in DNA methylation during leaf development
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18K06297
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
町田 千代子 中部大学, 応用生物学部, 特任教授 (70314060)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 広夫 金沢大学, 薬学系, 准教授 (30454367) [Withdrawn]
町田 泰則 名古屋大学, 理学研究科, 名誉教授 (80175596)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | エピジェネティック制御 / 核小体 / DNAメチル化 / 葉の発生分化 / シロイヌナズナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多細胞生物の形態形成においては、発生過程において特定の遺伝子を発現すると同時に、細胞特異的なエピジェネティックな抑制が重要である。我々は、シロイヌナズナのASYMMETRIC LEAVES1 (AS1)とAS2のタンパク質複合体（AS1-AS2）が葉の向軸側分化の鍵因子であり、向軸側細胞分化過程では、背軸側遺伝子であるETT/ARF3の転写を直接抑制することにより表側分化を誘導する事を明らかにした。またAS2と核小体局在タンパク質が、ETT/ARF3遺伝子のDNAメチル化維持に関わる事、AS1-AS2と核小体タンパク質が協調的に作用することにより、より強く背軸側遺伝子を抑制することを明らかにしたが、その分子機構は未解明であった。また植物の発生分化における核小体の役割についてはほとんどわかっていない。そこで、我々は、第一に、核小体局在タンパク質 NUCLEOLIN1 (NUC1), RNA HELICASE10 (RH10)に加えて、RID2をコードする遺伝子の変異体背景でAS2 bodyを観察したところ、NUC1やRH10と類似して、AS2 bodyが核小体内部に小さく散らばったような局在を示す事が明らかになった。これらの変異体においては、核小体機能の低下と構造の脆弱性が報告されており、葉の発生分化における核小体の構造的機能的重要性を示唆した（Iwakawa et al., 2020）。第二に、AS2のZinc-finger motifの機能を調べた所、ETT/ARF3のexon 1のCGCCGC配列との相互作用と、AS2 body形成との間に相関が認められた。これまでの結果と合わせて、核小体周辺領域に存在するAS2 bodyは、AS1-AS2と核小体因子等による標的遺伝子のDNAメチル化などのエピジェネティックな発現抑制を維持する場であるというモデルを支持する結果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまで得られた結果は、核小体周辺領域に存在するAS2 bodyが、AS1-AS2と核小体因子等による標的遺伝子のDNAメチル化などのエピジェネティックな発現抑制を維持する場として機能しているというモデルを支持している。また、核小体の発生分化における役割を明らかにできると期待される。第一に、AS1-AS2の 標的遺伝子であるETT/ARF3 のexon 1上のCGCCGC配列との相互作用に必要なAS2ドメインのアミノ酸配列を明らかにした。第二に、AS2 body形成に必要なAS2のアミノ酸配列を明らかにした。第三に、AS2 body形成に影響を与える核小体タンパク質、核タンパク質を明らかにした。第四に、我々が開発したターゲットバイサルファイトNGS法（SIMON法）を用いたDNAメチル化解析において、先進ゲノム支援を受けることができ、多くの変異体におけるDNA メチル化解析が進んだ。総合的には、当初の計画どおりに進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの解析結果から，我々は、AS1-AS2 には標的遺伝子（ETT/ARF3など）に結合し、核小体周辺領域にリクルートする機能があり、核小体周辺領域に存在するAS2 bodyは、AS1-AS2と核小体因子等による標的遺伝子のDNAメチル化などのエピジェネティックな発現抑制を維持するための場であるというモデルを提案している。さらに、AS2のCGCCGC配列に対する結合特異性を明らかにし、AS2が結合する可能性があるゲノム上の標的配列を同定する。AS2によるエピジェネティックな制御機構を明らかにする事により、植物のような動く事のできない生物の発生分化過程における、核小体の役割を明らかにできると期待される。これらの結果と2020年度の実験結果と合わせて、論文作成を行う。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの感染拡大の影響により、参加を予定していた学会がWEBになり、旅費を繰り越す事になったため。
使用計画：出張可能となった場合には、学会参加と共同研究打ち合わせのために使用する。論文投稿の準備をしており、英文校閲のための謝金として使用する。
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